ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПОПЕРЕЧНОГО СВЕРЛЕНИЯ
Цель работы - теоретическое и практическое ознакомление с процессами поперечного сверления; определение энергетических и силовых характеристик процесса; определение параметров срезаемого слоя (стружки); определение мощностных характеристик сверления.
Оборудование, инструмент и материалы - станок сверлильно-пазовальный СВПА-2; набор образцов из древесины; мерительный инструмент: линейка, штангенциркуль, угломер, секундомер, гаечные ключи.
Теоретические основы процесса поперечного сверления
Сущность сверления состоит в резании резцами, расположенными по торцу цилиндрического тела инструмента сверла и описывающими при работе в древесине винтовые поверхности.
Технологическое назначение процесса – получение отверстий или гнезд круглого сечения. Назначение отверстий и гнезд в деталях и узлах из древесных материалов различно: для вставки круглых шипов (шкантов), пропускания деталей металлических креплений (болтов, стяжек), ввинчивания шурупов, а также удаления дефектных мест заготовки с последующей заделкой отверстий пробками.
Движение резца – вращение – в станках всегда придается инструменту; механизм подачи может надвигать вращающееся сверло вдоль оси вращения на неподвижную заготовку либо подавать заготовку на сверло. Сверление – сложный процесс.
По направлению оси отверстия относительно волокон древесины различают сверление продольное (в торец детали) и поперечное ( в пласть, в кромку).
|
|
В настоящей работе рассматривается процесс поперечного сверления.У сверл различают хвостовую часть (для крепления сверла в станке) и рабочую. Рабочей называют часть сверла, несущую две винтовые канавки. Она включает режущую и направляющие части. Режущая часть сверла, представленная на рисунке 6.1, имеет две режущие кромки 1. Направляющая часть имеет две направляющие ленточки (фаски 2), которыми сверло центрируется в отверстии и две винтовые стружечные канавки 3 для транспортировки стружки из отверстия.
Передние поверхности резцов 4 – это винтовые поверхности канавок; задние поверхности 5 обычно являются частями конических поверхностей. Главные режущие кромки 1 можно считать прямыми линиями.
Сверло, представленное на рисунке, имеет главные режущие кромки 1, расположенные в плоскости, перпендикулярной оси вращения; направляющий центр 6 и подрезатели 7. Главная режущая кромка сверла с подрезателями и центрами срезает слой толщиной а = Sz, предварительно отделенный от боковой поверхности отверстия впереди идущим подрезателем. Направляющий центр, ось которого совпадает с осью сверла, обеспечивает дополнительное (к ленточкам) его центрирование.
|
|
Рисунок 6.1 – Схема поперечного сверления
На энергетические параметры влияют многие условия сверления. Из них наиболее важными являются диаметр и глубина отверстия, подача на резец (толщина срезаемого слоя), порода древесины и длительность работы сверла после заточки.
Удаление стружки из рабочей зоны (выход ее из гнезда) возможно только в определенной круговой зоне сверла, прилегающей к цилиндрической поверхности отверстия. На этом пути на стружку действуют центробежные силы инерции, прижимающие ее к поверхности отверстий, и силы трения скольжения, направление которых можно считать нормальным к оси сверла. Эти силы способствуют выводу стружки из отверстия.
По мере приближения к центру сверла скорость главного движения резания V уменьшается. Скорость же движения подачи для всех точек сверла одинакова. Значит в различных точках режущей кромки направление вектора скорости результирующего движения резания Ve тоже различно, а, следовательно, различные значения для различных точек лезвия принимает и угол движения, составленный векторами V и Ve (рисунок 6.1, сечения А-А и Б-Б).
|
|
Угол движения при сверлении aд достигает больших значений. Например, при подаче на оборот So = 4 мм и диаметре D = 4 мм - aд = 18 0.
Рабочий кинематический задний угол aр зависит от заднего угла a и угла движения aд.
Угол aр меньше угла a и это отличие возрастает от периферии сверла к его центру (a¢р< a²р, рисунок 6.1, сечения А-А и Б-Б).
Уменьшение угла aр до 0 0 ведет к резкому возрастанию сил трения между обрабатываемой заготовкой и задней поверхностью сверла, что вызывает его нагрев и даже возгорание древесины.
Значения углов при сверлении:
задний a = 20 … 25 0;
заострения b = 20…25 0;
резания d = 40 … 50 0.
Эти углы измеряются в плоскости, нормальной к главной режущей кромке (рисунок 6.1, сечения А-А, Б-Б).
Скорость движения подачи определяется по продолжительности рабочего хода стола и величине хода, Vs, м/мин, по формуле:
Vs = (Lx . 60) / (1000 . Tp.х.) , (1)
где Lx – длина рабочего хода стола, мм;
Тр.х. – продолжительность рабочего хода стола, с (измеряется секундоме-
ром).
Подача на резец, Sz, мм определяется:
Sz = (Vs . 1000) / (z . n ) , (2)
где z – число резцов, шт;
n – частота вращения шпинделя станка, мин-1.
|
|
Подача на оборот, So, мм, определяется:
So = Sz . z , (3)
Средняя скорость главного движения резания, т.е. скорость на половине диаметра, Vср, м/с, определяется по формуле:
Vср = (p D . n) / (1000 . 2 . 60), (4)
где D – диаметр сверла, мм.
Толщина срезаемого слоя (стружки), а, мм:
а = Sz . sin j = Sz , (5)
где j = 90 0 – половина угла сверла при вершине (2j - угол между главными режущими кромками).
Ширина срезаемого слоя (стружки), b, мм, определяется:
b = D / 2 sinj = D / 2 . (6)
Длина срезаемого слоя у периферии, lп, мм:
lп = π D . (7)
Средняя длина стружки, lср, мм:
lср = lп/2 = (π D) / 2. (8)
Площадь поперечного сечения срезаемого слоя (стружки) за один оборот одним резцом fz, мм2:
fz = (Sz . D) / 2 . (9)
Площадь поперечного сечения слоя, срезаемого за один оборот сверла, fo, мм2:
fo = (Sz . z . D)/2 = (So . D)/2 (10)
Объем слоя, срезаемого за один оборот одним резцом, О, мм3:
О = fz . lср = (Sz . D)/2 . (p D)/2 = (p . Sz . D2)/4 , (11)
Секундный объем слоя, срезаемого за один оборот сверла, Ос, мм3/с:
Ос = fo . Vср=(So . D)/2 . (π D n)/(2 . 60)=(π So . D2 . n)/(4 . 60) . (12)
Время сверления отверстия, Тсв, с:
Тсв = (60 t)/(1000 Vs) , (13)
где t – глубина сверления, мм.
Угол движения определяется для двух точек лезвия: при D » Dmax и при 0<D<0,5 Dmax, град:
aд = аrctg [So/(π D)] , (14)
Рабочий кинематический задний угол aр , град:
a = a - aд (15)
Главная составляющая силы резания (касательная), приведенная к точке сверла с радиусом 0,25D, Рх, Н, равна:
Рх = k . fo = k . So . D/2 , (16)
где k - удельная работа резания, Дж/см2:
k = kт . an . ar , (17)
где kт – табличное значение удельной работы резания , Дж/см3 (таблица 6.1);
аn – поправочный множитель на породу древесины (таблица 6.2);
аr - поправочный множитель на затупление резцов (таблица 6.3).
Мощность резания при сверлении, Nрез, Вт:
Nрез = Pх . Vср , (18)
Nрез = k . Oc /1000 = k . π . So .D2 .n /1000 . 4 . 60 (19)
Крутящий момент при сверлении, Мкр, Н . мм:
Мкр= Рх.окр . D/2 , (20)
где Рх окр – окружная касательная составляющая силы резания, приведенная к
точке сверла с радиусом 0,5 D, Н:
Рх окр = k . Sz . D /2 , (21)
Осевое усилие подачи при t £ 10D, Рх ос, Н:
Рх ос= (0,25 + 0,07D) Pх окр (22)
Мощность подачи, Nп, Вт:
Nп = Рх ос . Vs /60 . (23)
Таблица 6.1 - Значение kт при сверлении древесины хвойных пород (сверлаострые, глубина сверления t £ 5D)
Подача на резец | kт, Дж/см3 | ||||
Для диаметра сверла, D, мм | |||||
5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
Сверло с центрами и подрезателями
0,1 | 1540 | 430 | 196 | 113 | 88 |
0,5 | 380 | 110 | 52 | 33 | 24 |
1,0 | 235 | 70 | 34 | 23 | 16 |
2,0 | 162 | 50 | 25 | 18 | 12 |
Сверло с конической заточкой
0,1 | 3250 | 870 | 460 | 300 | 185 |
0,5 | 1250 | 310 | 160 | 100 | 65 |
1,0 | 1000 | 240 | 107 | 62 | 42 |
2,0 | 875 | 200 | 107 | 62 | 42 |
Таблица 6.2 - Поправочный множитель ап на породу древесины
Порода древесины | ап | Порода древесины | ап |
Липа | 0,80 | Лиственница | 1,10 |
Осина | 0,85 | Береза | 1,25 |
Сосна | 1,00 | Бук | 1,40 |
Ель | 0,95 | Дуб | 1,55 |
Ольха | 1,05 | Ясень | 1,75 |
Таблица 6.3 - Поправочный множитель аr на затупление резца
Длительность работы инструмента после заточки, час | аr |
0 | 1,0 |
1 | 1,20 |
2 | 1,30 |
3 | 1,35 |
4 | 1,40 |
5 | 1,45 |
6 | 1,50 |
Порядок выполнения работы
Работа выполняется на сверлильно-пазовальном станке СВПА-2 в следующей последовательности
а) Изучить теоретическую часть работы, изложенную в лекционном и методическом материале.
б) С участием преподавателя или учебного мастера ознакомиться с основными механизмами станка, с режущим инструментом.
в) Ознакомиться с механизмом крепления сверла, порядком крепления в патроне и съемом.
г) Произвести с помощью учебного мастера настройку станка на размер обрабатываемой заготовки.
д) Произвести обработку заготовки.
е) Приступить с разрешения преподавателя к выполнению работы: составление схем и выполнение расчетов по представленным формулам (недостающие данные взять из паспорта станка)
ж) По результатам выполненной работы сделать соответствующие выводы и оформить отчет по выполненной работе в представленной форме.
Отчет по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе включает:
а) схему поперечного сверления;
б) расчеты по формулам 1-23;
в) выводы по результатам работы.
6.4 Контрольные вопросы
а) Каково технологическое назначение сверления?
б) Расскажите о конструкции сверл для поперечного сверления?
в) Стружкообразование при поперечном сверлении.
г) Расскажите о задних углах и угле движения, об их влиянии на процесс сверления?
д) От каких факторов зависит удельная работа резания?
Лабораторная работа № 7
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 215; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!